FIS ICA I. Lic. Fca. CLELI A BOR DOGNA Profesor Adjunto. Avda 60 esq124 T el / Fax (0221) /

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1 FIS ICA I Lic. Fca. CLELI A BOR DOGNA Profesor Adjunto Avda 60 esq124 T el / Fax (0221) /

2 CARRERA Ingeniería Química Física I ASIGNATURA PROGRAMA SINTÉTICO DISEÑO CURRICULAR: 1995 ORDENANZA C. SUP. Nº 768 DEPARTAMENTO Ciencias Básicas APROBACIÓN C A RES Nº De la CURRICULA X ELECTIVA ANUAL X 1er. CUATRIMESTRE 2do. CUATRIMESTRE La Física como ciencia fáctica Cinemática del punto Movimiento relativo Principios fundamentales de la dinámica Dinámica de la Partícula Dinámica de los sistemas Cinemática del sólido Dinámica del sólido Estática Movimiento oscilatorio o vibratorio Elasticidad Fluidos en equilibrio Dinámica de fluidos NIVEL...1º... TOTAL DE HORAS HORAS. SEMANALES OBSERVACIONES Los objetivos no están explicitados en la Ordenanza, se adoptan los de las carreras de Mecánica. Los temas relacionados al calor, no se desarrollan, h hay un error al enunciar los objetivos. La unidad temática movimiento ondulatorio tiene vigencia a partir del año 2002 OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA Adquirir los fundamentos de las ciencias experimentales o de observación Adquirir interés por el método científico y desarrollar actitudes experimentales Comprender los fenómenos y leyes relativas a Mecánica y Calor Aplicar los conocimientos matemáticos, para deducir a partir de los hechos experimentales, las leyes de la Física

3 VIGENCIA 1995 EQUIPO DOCENTE DIRECTOR DE CÁTEDRA Nieves N. Baade. Profesor Titular NÚMERO DE DIVISIONES 1 PROFESOR A CARGO DE CADA DIVISIÓN Clelia Bordogna Profesor Interino ARTICULACIÓN CON OTRAS ASIGNATURAS ASIGNATURAS O CONOCIMIENTOS CON QUE SE VINCULA Para la comprensión de los conceptos involucrados en la mecánica es imprescindible la articulación con Álgebra y Análisis Matemático I. Los conocimientos sobre álgebra vectorial, resolución de ecuaciones, análisis diferencial y calculo integral son continuamente aplicados en el desarrollo de la asignatura. Un gran número de las magnitudes estudiadas son magnitudes vectoriales por lo que un manejo fluido de la matemática correspondiente facilita la comprensión de los conceptos físicos. Otros ejemplos que muestran la necesidad de esta articulación se presentan al estudiar los conceptos de velocidad y trabajo CORRELATIVAS PARA CURSAR CURSADAS...APROBADAS... CORRELATIVAS PARA RENDIR EXAMEN FINAL APROBADAS PROGRAMA ANALÍTICO Introducción Las cantidades físicas, patrones y unidades. Precisión y cifras significativas Magnitudes escalares y vectoriales Sistemas de coordenadas. Concepto de posición, velocidad y aceleración Sistema físico y entorno. Interacciones. Modelización del sistema Modelo partícula Leyes de Newton Introducción de los conceptos de masa, inercia, cantidad de movimiento Introducción a las leyes de Newton. Condición de equilibrio. Acción y reacción Identificación de fuerzas: Fuerzas a distancia. Ley de la Gravitación Universal. Fuerzas de contacto. Normal y Fuerza de roce. Vínculos. Fuerza elástica Discusión del segundo y primer principio. Sistemas de referencia. Sistema de unidades Validez de las Leyes de Newton Cinemática

4 Trayectoria. Vectores posición, desplazamiento, velocidad media Introducción del concepto de derivada Velocidad instantánea, aceleración media y aceleración instantánea Movimiento uniformemente acelerado. Ecuaciones horarias vectoriales de posición y velocidad Análisis de las gráficas de las ecuaciones horarias. Problemas de encuentro Movimiento relativo Dinámica y caída libre Discusión y aplicación de la segunda ley de Newton. Impulso y variación de cantidad de movimiento. Conservación de la cantidad de movimiento Caída libre unidimensional y en el plano. Alcance horizontal Trabajo y energía Definición de trabajo Producto escalar. Introducción del concepto de integral definida Teorema de trabajo y energía. Energía cinética Fuerzas conservativas. Energía potencial. Energía potencial asociada a las fuerzas gravitatorias y a las fuerzas elásticas Teorema generalizado de trabajo y energía. Energía mecánica Conservación de la energía mecánica. Potencia Movimiento circular Cinemática: Magnitudes lineales, vectores desplazamiento, velocidad tangencial y aceleración Magnitudes angulares, vectores desplazamiento, velocidad y aceleración angulares Movimiento uniformemente acelerado. Ecuaciones Relación entre magnitudes lineales y angulares. Aceleración tangencial y centrípeta. Movimiento uniforme Dinámica: Fuerzas centrípeta y tangencial Discusión de las fuerzas ficticias en sistemas de referencia no inerciales Movimiento oscilatorio Movimiento periódico. Movimiento periódico y oscilatorio Movimiento armónico simple: Análisis energético. Análisis de fuerzas. Resorte. Péndulo ideal Ecuación diferencial característica Cinemática: Ecuaciones horarias para la posición, velocidad y aceleración Amplitud. Pulsación. Frecuencia. Período. Fase y fase inicial Movimientos oscilatorios amortiguado y forzado. Características principales. Resonancia Modelo sistema de partículas Fuerzas interiores y exteriores. Centro de masa. Coordenadas del centro de masa Generalización de la segunda ley de Newton para la traslación Impulso. Variación de la cantidad de movimiento del centro de masa. Fuerza media. Principio de conservación de la cantidad de movimiento Choques elásticos e inelásticos. Coeficiente de restitución Modelo cuerpo rígido Rotación Momento de una fuerza. Estática. Momentos exteriores e interiores Momento cinético. Momento de inercia. Teorema de Steiner

5 Generalización de la segunda ley de Newton para la rotación. Impulso angular. Variación del momento cinético. Variación de la cantidad de movimiento angular. Conservación del momento cinético Trabajo. Energía cinética de rotación. Precesión. Trompo. Giróscopo Rotación y traslación combinados Condiciones de equilibrio. Resultante de un sistema de fuerzas paralelas. Centro de gravedad. Equilibrios estables, inestables e indiferentes Teorema de trabajo y energía Rotrotraslación sin deslizamiento. Eje instantáneo Modelo cuerpo deformable Elasticidad Fluidos y sólidos. Esfuerzos normales y tangenciales. Deformaciones unitarias. Elasticidad y plasticidad. Ley de Hook Sólidos. Módulos de Young y de Corte Fluidos. Coeficientes de compresión y de viscosidad. Densidad. Fluido ideal Estática de los fluidos Variación de la presión en fluidos compresibles e incompresible Principio de Pascal. Principio de Arquímedes. Medición de la presión Dinámica de los fluidos Regímenes estacionarios. Regímenes irrotacionales. Ecuación de continuidad. Flujo de volumen (caudal). Ecuación de Bernoulli Aplicaciones. Campos de flujo. Viscosidad. Número de Reynolds Movimiento Ondulatorio. Ondas mecánicas Ondas transversales y longitudinales. Pulsos. Velocidad. Ecuación de las Ondas. Ondas Armónicas Viajeras. Reflexión y refracción. Superposición. Ondas estacionarias en cuerdas y tubos. Interferencia, Difracción y Polarización. Características del sonido. BIBLIOGRAFÍA GENERAL OBLIGATORIA P. Tipler. Física para la ciencia y la tecnología. Volumen I. Reverté. 1999, Resnick Halliday, - Krane. Física para Estudiantes de Ciencias e Ingeniería. Volumen I. CECSA. 1999, Serway. Física. Volumen I. Mc Graw. Hill COMPLEMENTARIA

6 Fishbane Gasiorowicz Thornton. Física para estudiantes de Ciencias Ingeniería. Prentice Hall Giancoli. Física General. Prentice Alonso Finn. Física. Addison Wesley.1995 Sears. Mecánica y Calor. Aguilar, 1960 Eisberg - Lerner. Física. Fundamentos y Aplicac. Volumen I. Mc Graw. Hill.1981 Rohler-Blum. Física. Volumen I. Reverté Feyman Leighton - Sands. Física. Volumen I. Addison Wesley.1987 DESARROLLO UNIDAD TEMÁTICA Introducción Las cantidades físicas, patrones y unidades. Precisión y cifras significativas Magnitudes escalares y vectoriales Sistemas de coordenadas. Concepto de posición, velocidad y aceleración Sistema físico y entorno. Interacciones. Modelización del sistema TIEMPO ASIGNADO: 4hs OBJETIVOS DE LA UT: Introducir conceptos básicos que recurrentemente será utilizados en el desarrollo de la asignatura MATERIALES CURRICULARES: Introducción en los textos recomendados UNIDAD TEMÁTICA Modelo partícula: Leyes de Newton Introducción de los conceptos de interacción, masa, inercia y cantidad de movimiento. Introducción a las leyes de Newton. Condición de equilibrio. Acción y reacción Identificación de fuerzas: Fuerzas a distancia. Interacción masa- masa. Ley de la Gravitación Universal. Fuerzas de contacto. Normal y Fuerza de roce. Vínculos. Fuerza elástica Discusión del segundo y primer principio. Sistemas de referencia inerciales Sistema de unidades. Validez de las Leyes de Newton TIEMPO ASIGNADO: 12 hs OBJETIVOS DE LA UT: Ayudar a comprender Los Principios de Newton y los conceptos que involucran, tales como inercia, interacción masa- masa, fuerza, sistemas de referencia inerciales y no inerciales. Sobre la base de estos principios y con los conceptos trabajados se ira construyendo la Mecánica Newtoniana. Software: Satélite. Desarrollado por el IMApEc. F. Ingeniería. UNLP UNIDAD TEMÁTICA Cinemática

7 Trayectoria. Vectores posición, desplazamiento, velocidad media Introducción del concepto de derivada Velocidad instantánea, aceleración media y aceleración instantánea Movimiento uniformemente acelerado. Ecuaciones horarias vectoriales de posición y velocidad Análisis de las gráficas de las ecuaciones horarias. Problemas de encuentro Movimiento relativo OBJETIVOS DE LA UT: Estudiar el movimiento de partículas bajo la acción fuerzas constantes. Introducir al alumno en el manejo de ecuaciones vectoriales, las cuales le permitirán analizar el movimiento unidimensional a través de fórmulas y gráficos. Software: Varios. Desarrollado por alumnos de Ing. de Sistemas de nuestra Regional. UNIDAD TEMÁTICA Dinámica y caída libre Discusión y aplicación de la segunda ley de Newton. Impulso y variación de cantidad de movimiento. Conservación de la cantidad de movimiento Caída libre unidimensional y en el plano. Alcance horizontal. Ingravidez OBJETIVOS DE LA UT: Aplicar los conocimientos adquiridos para una mayor comprensión del movimiento de proyectiles en el campo gravitatorio y en asignaturas posteriores analizar el movimiento de partículas en campos eléctricos y magnéticos Software: Varios. Desarrollado por alumnos de Ing. de Sistemas de nuestra Regional. UNIDAD TEMÁTICA Trabajo y energía Definición de trabajo Producto escalar. Introducción del concepto de integral definida Teorema de trabajo y energía. Energía cinética Fuerzas conservativas. Energía potencial. Energía potencial asociada a las fuerzas gravitatorias y a las fuerzas elásticas Teorema generalizado de trabajo y energía. Energía mecánica Conservación de la energía mecánica. Potencia OBJETIVOS DE LA UT: Iniciar a los alumnos en el estudio y comprensión de los aspectos energéticos que no sólo le permitirán el análisis de movimientos más complejos en mecánica, sino también, la comprensión de nuevas y diversas situaciones en distintos campos de la física y la ingeniería. Alcanzar a comprender la importancia de los principios de conservación, trabajando en esta unidad con la conservación de la energía mecánica Software: Energía. Desarrollado por el IMApEc. F. Ingeniería. UNLP

8 UNIDAD TEMÁTICA Movimiento circular Cinemática: Magnitudes lineales, vectores desplazamiento, velocidad tangencial y aceleración Magnitudes angulares, vectores desplazamiento, velocidad y aceleración angulares Movimiento uniformemente acelerado. Ecuaciones horarias. Relación entre magnitudes lineales y angulares. Aceleración tangencial y centrípeta. Movimiento uniforme Dinámica: Fuerzas centrípeta y tangencial Discusión de las fuerzas ficticias en sistemas de referencia no inerciales OBJETIVOS DE LA UT: Realizar un estudio integral del movimiento circular, a través de la cinemática, la dinámica y la energía. Software: Energía. Desarrollado por el IMApEc. Fac. Ingeniería. UNLP UNIDAD TEMÁTICA Movimiento oscilatorio Movimiento periódico. Movimiento periódico y oscilatorio Movimiento armónico simple: Análisis energético. Análisis de fuerzas. Resorte. Péndulo ideal Ecuación diferencial característica Cinemática: Ecuaciones horarias para la posición, velocidad y aceleración Amplitud. Pulsación. Frecuencia. Período. Fase y fase inicial Movimientos oscilatorios amortiguado y forzado. Características principales. Resonancia OBJETIVOS DE LA UT: Realizar un estudio integral del movimiento oscilatorio, que permitirá más adelante estudiar el comportamiento de la materia y los fenómenos ondulatorios. Software: Energía. Desarrollado por el IMApEc. Fac. Ingeniería. UNLP UNIDAD TEMÁTICA Modelo sistema de partículas Fuerzas interiores y exteriores. Centro de masa. Coordenadas del centro de masa Generalización de la segunda ley de Newton para la traslación. Impulso. Variación de la cantidad de movimiento del centro de masa. Fuerza media Principio de conservación de la cantidad de movimiento Choques elásticos e inelásticos. Coeficiente de restitución OBJETIVOS DE LA UT: Generalizar el segundo principio de Newton y permitir así el análisis del movimiento de sistemas más complejos como un todo. Discutir y aplicar el principio de conservación de la cantidad de movimiento.

9 UNIDAD TEMÁTICA Modelo cuerpo rígido. Rotación Momento de una fuerza. Momentos exteriores e interiores Momento cinético. Momento de inercia. Teorema de Steiner Generalización de la segunda ley de Newton para la rotación. Impulso angular. Variación del momento cinético. Variación de la cantidad de movimiento angular. Conservación del momento cinético Trabajo. Energía cinética de rotación. Precesión. Trompo. Giróscopo OBJETIVOS DE LA UT: Estudiar dinámica y energéticamente la rotación de los cuerpos rígidos. Introducir el concepto de inercia. Discutir el principio de conservación del momento cinético. Analizar movimientos de sistemas mostrando las diferencias que existen entre los que conservan su momento cinético y los que no. UNIDAD TEMÁTICA Rotación y traslación combinados Condiciones de equilibrio. Resultante de un sistema de fuerzas paralelas. Centro de gravedad. Equilibrios estables, inestables e indiferentes. Estática. Teorema de trabajo y energía. Rotrotraslación sin deslizamiento. Eje instantáneo OBJETIVOS DE LA UT: Plantear problemas de estática. Analizar dinámica y energéticamente la rototraslación de los cuerpos rígidos. UNIDAD TEMÁTICA: Modelo cuerpo deformable. Elasticidad Fluidos y sólidos. Esfuerzos normales y tangenciales. Deformaciones unitarias. Elasticidad y plasticidad. Ley de Hook Sólidos. Módulos de Young y de Corte Fluidos. Coeficientes de compresión y de viscosidad. Densidad. Fluido ideal TIEMPO ASIGNADO: 2 hs OBJETIVOS DE LA UT: Introducir los conceptos de elasticidad que permitan avanzar en el estudio de fluidos y de ondas mecánicas UNIDAD TEMÁTICA: Estática de los fluidos Variación de la presión en fluidos compresibles e incompresible

10 Principio de Pascal. Principio de Arquímedes. Medición de la presión TIEMPO ASIGNADO: 2 hs OBJETIVOS DE LA UT: Recordar los fundamentos de la hidrostática UNIDAD TEMÁTICA: Dinámica de los fluidos Regímenes estacionarios. Regímenes irrotacionales. Ecuación de continuidad. Flujo de volumen (caudal). Ecuación de Bernoulli Aplicaciones. Viscosidad. Número de Reynolds TIEMPO ASIGNADO: 4 hs OBJETIVOS DE LA UT: Vincular los fundamentos de los fluidos ideales con aspectos tecnológicos y con situaciones de la vida cotidiana. UNIDAD TEMÁTICA: Movimiento Ondulatorio. Ondas mecánicas Ondas transversales y longitudinales. Pulsos. Velocidad. Ecuación de las Ondas. Ondas Armónicas Viajeras. Reflexión y refracción. Superposición. Ondas estacionarias en cuerdas y tubos. Interferencia, Difracción y Polarización. Características del sonido. TIEMPO ASIGNADO: 12 hs OBJETIVOS DE LA UT: Introducir el concepto de ondas y sus características fundamentales para facilitar posteriormente la compresión de las ondas electromagnéticas. Vincular estos conocimientos a la acústica. PLANIFICACIÓN DE CÁTEDRA CRONOGRAMA UNIDAD Y /O TEMA ACTIVIDADES TIEMPO Introducción Teoría y práctica 1 s Leyes de Newton Teoría y Práctica 3 s Cinemática Teoría y Práctica 2 s Dinámica y caída libre Teoría y Práctica 2 s Trabajo y energía Teoría y Práctica 2 s Cinemática y dinámica Laboratorios 1 s Movimiento circular Teoría y Práctica 2 s Movimiento oscilatorio Teoría y Práctica 2 s Movimientos circular y oscilatorio Laboratorio 1 s Sistema de Partículas Teoría y Práctica 2 s

11 Rotación Teoría y Práctica 2 s Rotación y traslación combinados Teoría y Práctica 2 s Elasticidad Teoría ½ s Estática de los fluidos Teoría y Práctica ½ s Dinámica de los fluidos Teoría y Práctica 1 s Movimiento ondulatorio Teoría y Práctica 3 s Movimiento ondulatorio Laboratorio 1 s Parciales 4 s PLANIFICACIÓN DE CÁTEDRA METODOLOGÍA DIDÁCTICA Se desarrollan clases teórico-prácticas, con asistencia obligatoria. El plantel docente esta formado, por un profesor, un jefe de trabajos prácticos y un ayudante diplomado. Las clases son dinámicas, intercalando la teoría con la práctica. Todos los docentes se encuentran en el aula durante el desarrollo de la clase completa, con la finalidad de discutir las situaciones problemáticas planteadas dentro de su marco teórico y afianzar la incorporación de nuevos conceptos a través de cuestiones teóricas. Las clases teórico-practicas proponen un trabajo grupal con la finalidad de promover un intercambio de ideas que incentiven al alumno a sortear las dificultades que encuentra para la comprensión del tema. En el transcurso de la misma, se proyectan simulaciones de algún tema especial, se utilizan filminas, etc. Las clases prácticas de laboratorio, ya sea las tradicionales o las de adquisición de datos con computadora, son realizadas en forma grupal y deben presentar un informe final EVALUACIÓN El régimen es de promoción directa con evaluación continua y coloquio final. La evaluación continua se realiza a través del desarrollo de informes sobre cuestiones conceptuales y prácticas que son corregidas y devueltas al alumno para una realimentación del proceso de enseñanza aprendizaje. Además es necesaria la aprobación de dos evaluaciones parciales, cada una de ellas con una recuperación y de un coloquio final. RECURSOS AUXILIARES NECESARIOS Tiza y pizarrón, computadoras, proyectores de todo tipo, video-grabadores, transparencias, guías, ilustraciones, fotos, diapositivas y otros.